Популяционно-видовой уровень организации жизни

1.

LOGO
Популяционно-видовой
уровень организации жизни

2.

Популяция — это совокупность
особей одного вида, занимающих
определенный ареал, свободно
скрещивающихся друг с другом,
имеющих общее происхождение,
генетическую основу и в той или
иной степени изолированных от
других популяций данного вида.

3.

Основным свойством популяций, как
и других биологических систем является то,
что они находятся в беспрерывном движении,
постоянно изменяются. Это отражается на
всех параметрах: продуктивности,
устойчивости, структуре, распределении в
пространстве.
Популяциям присущи конкретные
генетические и экологические признаки,
отражающие способность систем
поддерживать существование в постоянно
меняющихся условиях: рост, развитие,
устойчивость. Наука, объединяющая
генетические, экологические и эволюционные
подходы к изучению популяций, известна как
популяционная биология

4.

5.

• Датский генетик
• В 1903 году предложил
термин популяция для
обозначения
«естественной смеси
особей одного вида,
неоднородной в
генетическом отношении»

6.

Типы популяций
Популяции могут занимать
разные по размеру площади и
условия обитания в пределах
местообитания одной
популяции тоже могут быть не
одинаковы. По этому признаку
выделяют три типа популяций:
элементарную, экологическую,
географическую.

7.

Элементарная (локальная) популяция
Это совокупность особей вида,
занимающих небольшой участок
однородной территории. Между ними
постоянно идет обмен генетической
информацией.
Примеры:
Нескольких стай рыб одного вида в
озере; микрогруппировки ландыша,
растущие у оснований деревьев и на
открытых местах; деревья одного
вида (дуба монгольского, лиственницы,
и др.), разобщенные лугами, другими
деревьями, кустарниками или
болотами.

8.

Экологическая популяция
Это совокупность элементарных
популяций, группа особей, обладающая
свойством целостности, с особым
местообитанием, характеризующаяся
единством экологических реакций на
внешние воздействия. Обмен
генетической информацией между
ними происходит достаточно часто.
Примеры:
Рыбы одного вида во всех стаях общего
водоема; группа типов лесов: травяных,
лишайниковых или сфагновых
лиственничников; популяции белок в
сосновых, елово-пихтовых и
широколиственных лесах одного
района.

9.

Географическая популяция
Это совокупность экологических
популяций, заселивших географически
сходные районы. Географические
популяции существуют автономно,
ареалы их относительно изолированы,
обмен генами происходит редко – у
животных и птиц – во время миграций,
у растений – при разносе пыльцы,
семян и плодов. На этом уровне
происходит формирование
географических рас, разновидностей,
выделяются подвиды.
Примеры:
Популяции белки в заенисейськой тайге
и смешанных лесах Украины; степная и
тундровая популяции полевки.
западная и восточная популяция даурской
лиственницы

10.

Характеристики популяции
СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ
Статические
или
биологические
свойства присущи как популяции, так и
составляющим ее особям. Эти свойства
характеризуют
жизненный
цикл
популяции.
Популяция
имеет
определенную организацию и структуру,
Динамические
или групповые
которую можно описать.
свойства
популяции
могут
характеризовать только популяцию в
целом - рождаемость, смертность,
скорость роста популяции. Особь
рождается, стареет, умирает, но
применительно к особи нельзя
говорить
о
рождаемости,
смертности, возрастной структуре это
характеристики
только
группового уровня.

11.

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Численность - число особей данного вида, полученное при пересчете
тем или иным методом (тотальный учет, пробные площадки, метод
мечения)
Биомасса - суммарный вес популяции, для животных эта сумма веса
всех организмов, для растений - урожай на корню.
Плотность – численность или биомасса популяции, отнесенная к
некоторой единице пространства. Обычно ее выражают числом особей
или биомассой популяции на единицу площади или объема
Плотность средняя - численность или биомасса, отнесенная ко всему
пространству.
Плотность удельная - то же, но отнесенная к единице обитаемого
фактически в данный момент пространства.

12.

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Возрастная структура - быстрорастущие,
стабильные и уменьшающиеся популяции
При определении возрастной структуры у
растений можно выделить следующие периоды:
1. Период от прорастания семян до первого
плодоношения;
2. Период плодоношения;
3. Старческий период, когда растения представлены
особями, у которых прекращено плодоношение и
усилены деструктивные процессы, т.е. процессы
опада и отпада.
Если
фитопопуляции представлена всеми
возрастными группами – то она называется
нормальной.
Если же в популяции преобладают старые особи, то
ее называют регрессивной. Такая популяция не
способна к самоподдержанию и зависит от заноса
зачатков извне.

13.

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОЛОВОЙ СОСТАВ
Соотношение полов в популяции.
Первичное
соотношение
полов
определяется
генетическими
механизмами
равномерностью
расхождения половых хромосом.
Вторичное соотношение полов - это
соотношение полов на момент рождения
(среди новорожденных).
Третичное соотношение полов - это
соотношение полов среди взрослых
животных.
3 возрастные группы:
пререпродуктивная,
репродуктивная
пострепродуктивная

14.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Рождаемость - способность популяции к увеличению
численности.
Максимальная рождаемость - теоретически
максимальная скорость образования новых особей в
идеальных условиях.
Экологическая, или реализованная рождаемость,
(или просто рождаемость) обозначает увеличение
численности популяции при фактических условиях среды.
Рождаемость выражают:
либо как скорость = общее число вновь появившихся орг-в/
время - абсолютная рождаемость. Например, 100 особей в
час, или 1000 особей в год.
либо как число вновь появившихся особей в единицу
времени/ 1 особь популяции - удельная рождаемость.
Представим популяцию из 50 простейших в объеме воды,
размножающуюся путем деления. Через час ее численность
стала 150 особей. Абсолютная рождаемость – 100
особей/час. Удельная рождаемость - 2 особи/час (по
отношению к 1 организму популяции).

15.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Смертность - антитеза рождаемости, отражает гибель особей в популяции.
Минимальная смертность - она представляет собой смертность в идеальных
условиях, когда нет лимитирующих факторов
Экологическая смертность - гибель особей в данных условиях среды.
Смертность выражают числом особей, умерших за единицу времени абсолютная, или в пересчете на одну особь - удельная.

16.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Эмиграция – количество особей, покинувших популяция за определенный
отрезок времени;
Иммиграция – количество особей, прибывших в популяцию за
определенный промежуток времени.
Изменение численности популяции за период времени ∆ t = t2 – t1
∆ N = B – D + I – E,
Рождаемость Смертность Иммиграция Эмиграция
В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности
сбалансированы. Плотность популяции незначительно отличается от какой-то
средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.
В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих
популяций
характерны
вспышки
массового
размножения..
При
переуплотнении у растений начинается самоизреживание популяций, у
животных начинается миграция на сопредельные свободные участки.
Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается
сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного
предела, а затем рождаемость вновь повышается и популяция из
сокращающейся может стать растущей.

17.

Типы колебаний численности
Не зависящие от плотности - пожары, наводнения,
ураганы и засухи часто приводят к катастрофической
смертности
Зависящие от плотности - некоторые биотические
факторы, такие как конкуренция, паразиты,
патогенные организмы.
Периодические - совершаются в течение сезона или
нескольких лет с определенным периодом.
Непериодические –вспышки массового размножения
некоторых вредителей полезных растений, при
нарушениях условий среды обитания
Популяционные волны.

18.

Типы колебаний численности
Можно выделить три основных типа динамики численности популяций :
1. Стабильный тип (А) – небольшой размах колебаний численности.
2. Флюктуирующий тип (Б) – колебания происходят в значительном
интервале плотностей, различающихся на один-два порядка.
3. Взрывной тип (В) – с вспышками массового размножения

19.

Типы пространственного распределения
Равномерный тип распределения (А).
Характеризуется
равным удалением каждой особи от всех соседних;
величина
дисперсии меньше среднего расстояния между
особями: σ2/m < 1.
Случайный тип распределения (Б). Особи
распределены в
пространстве неравномерно, случайно. Величина
дисперсии
равна среднему расстоянию между особями σ2/m ~ 1.
Групповой тип распределения (В). Образование
групп
особей, между которыми остаются достаточно
большие пустые
территории. Дисперсия превышает величину среднего
расстояния между особями σ2/m > 1.

20.

Взаимодействие популяций
НЕЙТРАЛИЗМ (0,0)
Популяции двух видов (i-того и jтого) связаны отношением
нейтрализма, если они не
оказывают непосредственного
воздействия друг на друга.
Комменсализм (+, 0)
Комменсализм, основанный
на потреблении остатков пищи
хозяина, называют еще
нахлебничеством
Особенно развито использование убежищ
либо в гнездах, либо в телах других
видов. Такой комменсализм называется
квартиранством

21.

Взаимодействие популяций
мутуализм (+, +)
КОНКУРЕНЦИЯ(- , -)

22.

Взаимодействие популяций
Аменсализм (- , 0)
Паразитизм (+ , -)
Полифаги – нападают на большое число
видов, такие как гусеница стеблевого мотылька
или муха-тахина.
Олигофаги – живут за счет близких видов,
колорадский жук питается семейством пасленовых
или солитер эхинококк паразитирует в человеке,
свинье и грызунах.
Монофаги – живут за счет одно хозяина,
такие как грушевый цветоед – только на груше,
шелковичный червь – только на тутовом дереве.

23.

Взаимодействие популяций
Хищничество (+ , -)
Хищничество - поглощение пищи, представляет собой
главную силу, обеспечивающую передвижение энергии
и материалов в экосистеме. Поскольку причиной гибели
является хищничество, эффективность, с которой
хищники находят и схватывают свою добычу, определяет
скорость потока энергии от одного трофического
уровня к другому.
Два типа хищников:
Один тип - питаются, в основном, «бесполезными» для
популяции особями, вылавливая больных и старых, более
уязвимых молодых, а также не нашедших себе территории
особей низшего ранга, но не трогают особей, способных к
размножению, которые составляют источник пополнения
популяции жертвы.
Другой тип - питаются так эффективно особями всех
групп, что могут серьезно нарушить потенциал роста
популяции жертвы.

24.

Группы внутри популяций
Демы – локальная
популяция, небольшая
(до нескольких десятков
особей), относительно
изолированная от других
подобных внутривидовая
группировка.
Например:
мышевидные грызуны
Прайды- семейная стая львов. Состоит из 1 взрослого
самца, гарема самок и их детенышей. Прайд всегда
возглавляется только одним самцом (в редчайших случаях
— 2мя родными братьями-самцами), в функции которых
входит только размножение и защита территории от
других самцов.
Охота и воспитание детенышей выполняется только
львицами.

25.

Группы внутри популяций
Гарем-на одного половозрелого самца в Стаи- любая подвижная, обычно врем
гареме приходится от нескольких до
группировка насекомых, рыб и птиц, и
нескольких десятков взрослых самок
млекопитающих.
у серого
тюленя 2 – 5 самок,
• у секача северного
морского котика
—
• до 50 самок
Вынужденные скопления
животных часто связаны с
местами изобилия пищи
Гусь белый
Скумбрия

26.

Группы внутри популяций
Колонии- это отношение отдельных
организмов одного вида живущих вместе,
обычно на основе взаимной выгоды,
например, для защиты или нападения на
большую добычу.
Стадо -группа млекопитающих
одного вида, сохраняющих какое -то
время близость друг к другу, сходно
себя ведущих и нередко имеющих
одинаковый ритм активности
(Пример: у китов одновременное
выныривание)

27.

Вывод
Жизнь в группе через нервную и гормональную
системы
отражается
на
протекании
многих
физиологических процессов в организме животного. У
изолированных особей заметно меняется уровень
метаболизма, быстрее тратятся резервные вещества, не
проявляется целый ряд инстинктов и ухудшается общая
жизнеспособность.
Положительный эффект группы проявляется
лишь до некоторого оптимального уровня плотности
популяции. Если животных становится слишком много,
это грозит для всех недостатком ресурсов среды. Тогда
вступают в действие другие механизмы, приводящие к
снижению численности особей в группе путем ее
деления, рассредоточения или падения рождаемости.